• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.1712-1717
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• 2007

This paper presents a derating design approach for reliability improvement of an aluminum electrolytic capacitor. The capacitor, usually mounted in a printed circuit board, is used to stabilize the circuit. The main failure mechanism of interest is dry-up of the electrolyte that is mainly caused by two stresses-temperature and voltage. The lifetime under these stresses is modeled as a function of these stresses and time using accelerated life testing. Quantitative variation in the lifetime, according to variations in these stresses, is investigated to perform the derating design of the capacitor so that the stress levels are selected to achieve required reliability measures for reliability improvement. Moreover, sensitivity analysis shows which stress would be a more important factor determining the lifetime.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.1760-1765
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• 2007

This paper shows a derating design approach for LED reliability improvement. The LED is widely used in display devices or circuits. The main failure of interest is defined as 100% reduction of the light output intensity of LED resulting from corrosion due to stresses, i.e. temperature and humidity. The lifetime is varied according to the stress levels under where the LED operates so that correlation of the lifetime to these stress levels over time is modeled through accelerated life testings. A derating design approach to accomplish a required reliability level of LED is proposed to determine adequate the stress levels. In the approach, $B_{10}$ life, Failure rate, Sensitivity Analysis of LED are used as a reliability metric.

• 한국전자파학회논문지
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• 제30권5호
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• pp.339-347
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• 2019

본 논문에서는 한국형발사체 탑재용 S-밴드 송신기의 전원부 설계에서 소자의 신뢰성 향상을 위하여 정격 대비 부하를 경감하는 디레이팅을 고려하였다. 송신기의 전원부는 정전압 공급을 위한 선형 전압 레귤레이터, 스위칭 타입의 DC/DC 컨버터와 역전압 보호를 위한 다이오드 등으로 구성된다. 설계에 따른 각 소자의 부하 전류를 분석하여 디레이팅 요구조건을 살펴보았으며, 부하 전류에 따른 발열량과 접합 온도 상승을 고려하였다. 송신기 엔지니어링 모델 제작결과와 분석결과를 비교하였으며, 고온 수락시험 $+60^{\circ}C$ 환경에서 전원부 주요 소자의 온도는 정격 대비 $40^{\circ}C$ 이상 여유가 있으며, 디레이팅 요구조건이 충족됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.743-749
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• 2010

본 논문은 시스템 신뢰성 향상을 위한 확률적 접근을 이용한 부하경감설계방법을 제안한다. 제안하는 설계방법은 부품 수준이 아닌 시스템 수준에서 온도와 전류와 같은 스트레스의 경감 수준을 선정하는 것이다. 직렬 시스템의 신뢰도 모델을 이용하여, 스트레스와 시간의 함수로 주어진 부품들의 신뢰도값들을 이용하여 시스템 신뢰도를 평가한다. 기존의 부하경감설계에서는 고려되지 않았지만, 본 연구에서는 환경 및 동작 조건에서 시스템이 받게 되는 스트레스의 변량을 고려하였다. 시스템 신뢰도 향상을 위한 최적화 문제를 정의하고, FORM을 적용하여 해를 구함으로써 최적의 부하경감설계를 수행하였다. 전기 시스템에 대한 설계를 통하여 제안한 설계방법에 대한 자세한 설명과 응용가능성을 제시하였다.

• 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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• 제7권1호
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• pp.1-11
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• 2007

This paper presents a derating design approach for reliability improvement of a regulator IC. The IC is usually used in SMPS. The main failure mechanism of interest is voltage drop due to the package delamination mainly caused by two stresses, i.e. temperature and current. The lifetime under stresses is modeled as a function of stresses and time using accelerating life testings. Quantitative and qualitative variation in lifetime according to stress variations are investigated using the modeled lifetime. Stress levels would be determined to achieve required reliability levels in the aspect of derating design for reliability.

• 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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• 제9권2호
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• pp.149-163
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• 2009

This paper intends to suggest a design to reduce the thermal load of a hand-carried ultrasound (HCU) system, with the aim of increasing the product life. To design ways to reduce the heat load, the surface temperatures of key parts of an HCU system were measured as the 4 system cooling fans, which have a direct relation to the system life, were operated normally. When the derating rate of 80% was applied while the fans of the HCU system were operated abnormally, it was observed that the key image processing parts exceeded the surface temperature (TC) with consideration to derating. Since the part surface temperature did not exceed the derated level when the regulated voltage was derated from 12V to 9V, it is expected to lower the operating voltage of the fans to 9V to increase the fan and HCU system lifetime by 1.8 times.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권9호
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• pp.789-794
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• 2014

정지궤도급 차세대 통신위성에 탑재될 디지털신호처리기에는 디지털 고속통신을 위한 FPGA가 사용된다. 적용된 FPGA는 높은 열소산량을 가지고 있으며, 이로 인한 접합온도의 상승은 부하경감 요구조건을 만족하기 어렵고 장비의 수명과 신뢰도 저하의 주요 원인이다. 지상과는 달리 우주환경에서의 전장품의 열제어는 대부분 열전도를 통하여 이루어지고 있다. CCGA 또는 BGA 형태의 FPGA는 인쇄회로기판에 장착되지만, 인쇄회로기판의 열전도율은 FPGA의 열제어에 효율적이지 못하다. FPGA의 열제어를 위하여 부품 리드와 하우징을 직접 연결하는 히트싱크를 제작하였으며, 우주인증레벨의 열진공시험을 통하여 그 성능을 확인하였다. 높은 전력소모량을 가진 FPGA는 우주환경에 적용하기 어려웠으나, 히트싱크를 적용함으로써 부하경감 온도 마진을 확보하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권1호
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• pp.72-78
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• 2015

오늘날 위성은 통신, 기상, 해양탐사, 광학, 레이다등 민수분야에서 군사분야까지 폭넓게 적용되어 그 유용성이 점점 더 증가되고 있다. 또한, 부품기술의 발달로 위성 전장품의 기능도 더욱 능동적인 형태로 진화되고 있다. 위성선진국에서는 통신위성의 중계기 효율을 증가시키고, 간섭신호를 제거하여 가입자 서비스 품질을 유지하기 위해서 디지털중계기를 탑재하고 있다. 디지털중계기는 다양한 기능구현을 위해 신호처리용 부품들을 다수 사용한다. 따라서, 기존의 수동형 중계기에 비해 많은 전력을 소모하여 더 높은 발열 상태를 유지한다. 본 논문에서는 우주인증모델(EQM)급으로 자체 제작된 디지털중계기 열진공 시험결과의 성능을 분석한다. 열진공시험과정중 디지털중계기의 기능검증을 위해 디지털 이득조정 시험결과를 제시한다. 또한, 열진공 시험결과를 근거로 주요부품의 부하경감(Derating)을 분석하여 디지털중계기 설계의 적절성을 논의한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권3호
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• pp.268-274
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• 2007

일반적으로 로켓과 위성 전자 회로 설계 단계에서 전자 소자의 신뢰도를 높이기 위해 소자의 작동온도를 낮추는 방법이 많이 사용된다. 본 논문에서는 소자 온도뿐 아니라 활성화에너지가 전자 장비 신뢰도에 미치는 영향에 대해 상세히 분석하였는데 실제 소자의 온도보다는 소자의 활성화에너지가 신뢰도에 훨씬 많은 영향을 끼치는 것으로 분석되었으며 이에 대한 분석결과를 정량적으로 기술하였다. 또한 PCB에 소자 배치 시 신뢰도를 높이기 위한 소자 배치 방법과 이에 따른 신뢰도 향상 결과에 대해서도 기술하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.7-11
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• 2017

This paper describes a design concept of NPC1 power stack for 1500VDC megawatt level solar inverter. This stack uses three latest half-bridge IGBT modules with highest power density and operation junction temperature, which enable realization of power level beyond 1MW without paralleling. Critical design concept on loop inductance is explained. Dynamic characteristics are verified by double-pulse test. Thermal characteristics and output power limits are verified by thermal test. Temperature-sensitive component on PCB as output power constraint is identified. Different PCB repositioning solutions are tested to give the overall output power thermal derating curves, which enable output power of 1.15MW at $T_A=55^{\circ}C$ with $15^{\circ}C$ thermal margin. The power stack characteristic and performance change under different thermal environment is further analyzed.